KR101886129B1 - Led 조명기구의 커버. - Google Patents

Led 조명기구의 커버. Download PDF

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KR101886129B1
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문길환
김진경
정명식
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(주)엘림엘이디 조명
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Abstract

본 발명은 LED 조명기구의 커버에 관한 것으로, 기재, 상기 기재의 내측면에 인쇄되는 광 확산층, 및 상기 기재의 외측면에 패턴으로 인쇄되는 형광층을 포함하며, 상기 기재는 필름 또는 판상체인 것을 특징으로 한다. 이러한 LED 조명기구의 커버는 한지 대신 한지 문양이 인쇄된 필름 또는 판상체를 커버로 적용함으로써 한지의 시각적 효과를 살리면서도 장기간 사용에 따른 조도, 색 변형 등의 문제를 해결한 발광 효율이 향상된 LED 조명기구를 제공할 수 있다.

Description

LED 조명기구의 커버.{LED LIGHTING DEVICE COVER}
본 발명은 LED 조명기구 커버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전통 한지 문양이 인쇄된 필름을 통해 한지 조명기구와 같은 시각적 효과를 나타내면서도 발광 효율을 향상시킬 수 있도록 LED 조명기구의 커버에 관한 것이다.
최근 LED 모듈을 이용한 조명장치가 기존의 조명장치를 대체함에 따라 다양한 LED 조명장치가 개발되고 있다.
일반적으로 LED 소자는 빛으로 변화되는 비율이 약 20% 정도밖에 되지 않으며, 나머지 80% 정도는 열로 변환되어 전기적 특성 및 광학적 특성을 나쁘게 하고 수명을 감소시키는 원인이 되므로, LED 의 광효율을 높이고 수명을 연장하기 하기 위해서는 열의 방출 및 광출력을 향상하고 안정적으로 유지할 수 있는 구조의 제작이 필요하다.
이러한 LED 조명기구는 모듈을 만드는 방식에 따라, 여러 개의 개별 LED 칩을 1개의 보드에 일정한 간격을 두고 배치하는 SMD 가 있고, 여러 개의 LED 칩을 1개의 보드 위에 묶음형태로 밀집으로 배열한 COB(chip on board)형으로 나누어지는데, COB (Chips On Board)방식으로 하면 기존 smd led 방식보다 열 효율성과 소형화 경량화, 그리고 가격문제를 한 번에 모두 해결할 수 있는 장점이 있어, RF Card, 카메라 모듈, 센서, LED 램프 등에서 주로 사용하는 최신 조명기술이다.
COB는 Board 에 Chip 이 일체되어 있어 LED 소자에서 발생되는 열을 방열판으로 직접 방출되도록 하여 열 방출능력이 뛰어나고 작은 크기의 보드에 여러 개의 칩을 올려서 발광면적을 좁게 하면서도 고출력의 조명제작이 가능하여 고효율의 조명과 소형화 제작이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 종이 재질인 한지를 이용하여 전통공예의 멋을 살려 실내 또는 실외 사용 용도로 제작한 한지 조명기구의 보급이 확산되고 있다. 이는 주로 인테리어의 특성을 살리고, 외관을 아름답게 하기 위해 전통 종이인 한지를 조명등에 이용한 것으로, 인테리어 디자인의 효과를 나타낼 수 있도록 여러 무늬의 한지를 부착시켜 예술적인 감각미를 살리고 있다.
이러한 한지 조명등은 주로 기능성이나 안전성보다는 인테리어 디자인 측면의 예술성에 중점을 두고 생산되고 있다. 또한, 외관의 수려함을 위해 다양한 무늬의 한지를 이용하여 외관을 형성하고 있다. 이는 구조적으로 설치하기가 간단하며, 가격이 저렴하여 많이 사용되고 있다.
하지만, 이러한 한지 조명등은 한지나 합성수지 등을 부착하여 조도가 감소되는 문제가 발생되며, 종래 한지 조명등은 등기구의 발열에 의한 한지의 색이 변색되거나 조명등 커버가 변형되는 문제점이 있다.
또한 닥 섬유 형태를 제작하기 위하여 펄프에 닥 섬유를 첨가하여 한지를 제조하는 단계 및 아크릴판 양면에 한지를 접착하는 단계 및 합성수지를 코팅하는 제조단계를 거치게 되므로 제조공정이 복잡하고 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.
이러한 한지 조명등의 형태는 예술적인 감각미를 살리는 데는 적합하나 한지커버로 인해 발광효율이 저하되어 조명등의 밝기를 높이는 데 한계가 있고 이로 인해 에너지 고효율을 인증 받지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개실용신안공보 20-2014-0005924호에서는 광확산 폴리카보네이트를 이용한 LED 한지등이 개시되어 있는데, 이는 PC로 LED 조명등을 제작한 후 겉면에 한지를 발라 제조한 조명기구로서, 이러한 조명기구는 장기간 사용 시 겉면에 부착된 한지가 떨어져 나가고 접착제가 LED 광에 의해 열화되는 문제점이 있어 조명기구 제품으로서는 제조가 곤란하다.
또한, 대한민국 공개특허공보 10-2008-0076014호에서는 한지 지료인 닥펄프에 황토, 옥분, 흑운모분을 혼가 초지하여 한지를 제조하고 이를 조명기구에 적용하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 이러한 조명기구는 한지 자체를 커버로 사용하기 때문에 일반적인 한지 조명기구와 마찬가지로 조도가 감소하며, 장기간 사용 시 등기구의 발열에 의한 한지의 색이 변색되는 문제를 피할 수 없다.
또한, 대한민국 공개실용신안공보 20-2009-0003932호에서는 조명틀로서 종이 재질을 압축하여 형성한 제1 종이합지 및 제2 종이합지 사이에 유기성 플라스틱 필름이 접합되어 적층되는 구조를 적용하고 있으나, 한지가 2매 합지됨에 따라 조도 감소가 심하여 에너지 고효율 인증 기준에도 미치지 못하는 문제점이 있다.
한편, 대한민국 등록특허공보 10-1578164호에서는 LED 조명기구의 하우징에 적층시트필름을 결합하여 조도를 향상시키고 눈부심을 해소하고 있는데, 이러한 적층시트필름은 프리즘시트나 광확산시트를 적용하여 발광 효율을 향상시키는 것이다.
따라서 이러한 조명기구의 커버에 부착하는 필름에 한지 문양을 인쇄하면서도 발광 효율을 높일 수 있다면 한지의 문양을 살리면서도 고품질의 LED 조명등을 구현할 수 있을 것으로 기대된다.
대한민국 공개실용신안공보 20-2014-0005924호 대한민국 공개특허공보 10-2008-0076014호 대한민국 공개실용신안공보 20-2009-0003932호 대한민국 등록특허공보 10-1578164호 대한민국 공개특허공보 10-2009-0069758호 대한민국 공개특허공보 10-2011-0102316호 대한민국 공개특허공보 10-2014-0061842호
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LED 조명기구의 커버로서 한지 대신 한지 문양이 인쇄된 필름 또는 판상체를 적용함으로써 한지의 시각적 효과를 살리면서도 고분자 필름의 내광성을 향상시켜 장기간 사용에 따른 조도, 색 변형 등의 문제를 해결한 발광 효율이 향상된 LED 조명기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 조명기구 커버는 기재, 상기 기재의 내측면에 인쇄되는 광 확산층 및 상기 기재의 외측면에 패턴으로 인쇄되는 형광층을 포함하며, 상기 기재는 필름 또는 판상체인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광 확산층은 광 확산제 및 자외선 차단 물질을 포함할 수 있으며, 상기 광 확산층 및 형광층은 10 내지 200㎛의 두께인 것을 특징으로 한다.
또한, 한지의 느낌을 구현할 수 있도록 상기 형광층을 구성하는 패턴을 닥무늬로 할 수 있다.
또한, 상기 형광층이 인쇄된 기재 상에 추가적으로 패턴을 인쇄하여 인쇄층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 조명기구의 커버는 한지 대신 한지 문양이 인쇄된 필름 또는 판상체를 커버로 적용함으로써 한지의 시각적 효과를 살리면서도 장기간 사용에 따른 조도, 색 변형 등의 문제를 해결한 발광 효율이 향상된 LED 조명기구를 제공할 수 있다.
도 1은 한지의 닥무니 패턴(a) 및 닥무늬 패턴이 인쇄된 필름(b)의 예시도이다.
도 2는 판상체 형태로 제조된 LED 조명기구 커버를 하우징에 부착하여 LED 조명기구를 제조하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 3은 필름 형태로 제조된 LED 조명기구 커버를 하우징에 부착하여 LED 조명기구를 제조하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 4는 종래의 한지 조명기구 커버에 창호 무늬가 추가된 예시도이다.
도 5는 본 발명에서 기재인 필름 표면에 창호 무늬를 추가적으로 인쇄하여 인쇄층을 형성했을 때의 예시도이다.
이하, 본 발명에 따른 LED 조명기구 커버를 상세히 설명한다.
본 발명의 LED 조명기구 커버는 기재, 상기 기재의 내측면에 인쇄되는 광 확산층 및 상기 기재의 외측면에 패턴으로 인쇄되는 형광층을 포함하여 구성되며, 상기 기재는 필름 또는 판상체일 수 있다.
상기 형광층을 구성하는 패턴은 닥무늬로 할 수 있는데, 이러한 닥무늬가 필름의 표면에 인쇄됨으로써 사용자에게 한지와 동일한 시각적 효과를 구현할 수 있다. 상기 닥무늬의 인쇄 패턴은 도 1(b)에 도시된 바와 같은데, 이는 한지의 닥무늬 패턴(도 1(a))과 동일하게 인쇄될 수 있다. 이러한 닥무늬는 전통 한지 특유의 무늬로서 이러한 인쇄 패턴의 유무에 따라 사용자가 시각적으로 받는 느낌은 현저히 차이를 나타내게 된다.
상기 닥무늬 패턴은 스크린 인쇄를 통하여 광확산층 및/또는 형광층에 형성할 수 있다. 광확산층에 인쇄될 경우 기재의 내측면에 인쇄할 때 닥무늬 패턴을 함께 넣어 인쇄할 수 있으며, 형광층에 인쇄될 경우 형광잉크에 의해 닥무늬 패턴을 구현하여 조명이 소등되었을 때에도 닥무늬가 나타나도록 할 수 있다. 또한, 광확산층과 형광층 모두에 닥무늬를 인쇄하여 다양한 시각적 효과를 구현할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 조명기구의 커버는 판상체로 형성되어 하우징에 부착할 수도 있고, 필름 형태로 제조되어 유리 또는 플라스틱 커버 판상체 상에 상기 필름을 부착할 수도 있다.
판상체 형태로 제조하는 경우, 도 2에서와 같이, 기재(100)인 판상체의 내측면에 광 확산층(110)을 적층하고 상기 기재의 외측면에 형광잉크로 패턴을 인쇄하여 형광층(120)을 형성하고, 상기 기재(100)를 하우징(200) 및 LED 모듈로 구성된(300) LED 조명기구에 부착하여 조명기구를 제조할 수 있다. 이 경우, 상기 판상체의 외주연과 조명기구의 하우징이 결합하도록 상기 판상체의 외주연에는 상기 광 확산층(110)이 형성되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 판상체 형태의 LED 조명기구 커버는 상기 외주연과 상기 하우징의 끼움결합, 나사결합, 접착 등의 다양한 형태에 의해 조립될 수 있다. 상기 LED 조명기구의 하우징은 제조하고자 하는 한지 조명기구의 디자인이나 용도에 따라 목재, 합성수지, 스테인리스, 철, 도금 처리된 금속 등의 다양한 재질로 제조될 수 있기 때문에 이러한 재질에 따라 상기 커버를 조립하는 방식은 선택될 수 있다.
또한, 필름 형태로 제조하는 경우, 도 3에서와 같이, 기재(100)인 판상체의 내측면에 광 확산층(110)을 적층하고 상기 기재의 외측면에 형광잉크로 패턴을 인쇄하여 형광층(120)을 형성하여 필름을 제조하고, 상기 필름을 LED 조명기구 커버(250)에 접착하여 LED 조명기구 커버(250)를 완성한 후 상기 커버(250)를 하우징(200) 및 LED 모듈로 구성된(300) LED 조명기구에 부착하여 조명기구를 제조할 수 있다.
이 경우 상기 필름과 상기 커버를 접착하기 위하여 상기 커버 상에 상기 필름을 올린 후 가열 및 가압하여 부착시킬 수 있다. 이때, 상기 필름의 외주연에 접착제를 도포함으로써 필름이 커버의 표면 전체에 밀착되도록 구성할 수도 있다.
또한, 한지 조명기구의 경우, 한지의 표면에 도 4에서와 같은 창호 무늬를 인쇄하거나 창호 패턴을 덧대어 전통적인 느낌을 살릴 수 있다. 본 발명에서도 도 5에서와 같이 기재인 필름의 표면에 창호 무늬, 전통 글씨, 그림 등을 추가적으로 인쇄하여 인쇄층을 형성할 수 있다. 이와 같이 한지의 닥무늬를 기본 패턴으로 하고 그 위에 다양한 전통 문양이나 로고, 글자, 그림 등을 패턴화하여 인쇄함으로써 다양한 형태의 한지 조명등의 시각적 효과를 구현할 수 있다. 상기 추가 인쇄층은 형광잉크 또는 유색잉크를 사용하여 도 5에서와 같이 용도에 따라 다양한 시각적 효과를 구현할 수 있다.
일반적으로 한지를 커버로 하는 경우 불투명한 한지로 인하여 조명기구의 조도 저하를 피할 수 없다. 또한, LED 모듈의 발열로 인하여 발생하는 한지의 열화나 하우징의 변형을 방지하기 위하여 COB LED 모듈을 채용하더라도 LED 광에 의한 고분자의 열화와 이에 따른 장기적인 내광성의 확보가 어려운 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는 광 확산층을 통해 광 확산과 투과율을 향상시키면서 동시에 기재를 형성하는 장기간에 걸친 고분자의 내광성을 확보할 수 있도록 상기 광 확산층의 구성을 최적화하고 있다.
상기 기재를 구성하는 고분자 재료는 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르이미드, 내열성 에폭시 중 어느 하나를 들 수 있는데, 가격, 가공성, 내구성의 면에서 폴리카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다.
폴리카보네이트를 예로 들면 LED에서 발생하는 자외선이 지속적으로 조사될 때 5,000시간 이상에서 일부 열화가 발생하기 시작하는 것으로 나타났다. 통상적인 커버의 경우 일부 열화가 발생하더라도 투과율이나 조도에 큰 변화를 일으키지 않아 문제가 없으나, 본 발명에서와 같이 기재의 표면에 형광층이나 인쇄층을 다층 인쇄 적층하는 경우 패턴과 기재가 닿는 면에서의 열화로 인하여 내광성이 감소하면 조명기구 전체의 밝기나 색상이 변하여 사용자가 시각적으로 이를 감지할 수 있을 정도가 되는 것으로 나타났다.
상기 광 확산층 및 형광층은 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 롤투롤 인쇄 등의 인쇄를 통해 도포하여 형성하는데 이러한 인쇄를 통한 층의 형성을 위하여 결착수지와 기타 첨가제를 포함하는 잉크 조성물을 적용하게 된다.
상기 결착수지로는 광 확산제 또는 형광체의 고형분 입자를 균질하게 분산시킬 수 있는 것이라면 어떠한 수지라도 사용이 가능하나, 바람직하게는, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리알릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지 등을 사용할 수 있으며, 기재의 재질과 동일한 재질의 수지를 사용하면 도포된 층의 밀착력이 향상되므로 폴리카보네이트 기재를 사용하는 경우 폴리카보네이트 수지를 결착수지로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 확산층에 포함되는 광 확산제로는 입경이 5 내지 50㎛의 아크릴 비드, 실리카 비드, 폴리스티렌 비드와 같은 폴리머 비드를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 폴리머 비드는 인쇄 타입으로 적용하기에 적합하며 열 건조가 가능한 광 확산잉크로서 적용할 수 있다.
특히, 본 발명의 광 확산층에는 상기 광 확산제 외에 자외선 차단 물질을 포함하고 있다. 자외선 차단 물질은 자외선을 흡수하여 기재를 구성하는 고분자의 자외선에 의한 열화를 억제해 주기 때문에 기재 자체의 내광성이 크게 향상될 수 있다.
종래의 광 확산층을 적용한 LED 조명기구의 커버는 대한민국 등록특허공보 10-1578164호에서와 같이 프리즘 시트를 적용하여 광 확산 효과를 얻는 것에 중점을 두고 있어 칩 개수 240개에서 조도 약 400 lux로 시판 면조명에 비해 25 내지 27%의 조도 향상 효과를 얻고 있으나, 이러한 광 확산층을 적용하여 장기간 사용하면 커버의 황변 현상과 조도 감소 현상이 나타나는 것을 확인하였다. 이는 상기 커버를 구성하는 고분자 재료나 특히 요철구조의 프리즘 시트를 구성하는 고분자 재료의 자외선 조사에 따른 열화가 발생하기 때문으로 파악되었다.
대한민국 공개특허공보 10-2009-0069758호에서는 광확산판의 황변 현상을 해결하기 위하여 광 안정제로 250 내지 320㎚의 파장을 흡수할 수 있는 디아민계, 벤조페논계, 시아노아크릴레이트계, 사리치레토계, 니켈착염계 광 안정제를 사용하고 있다. 이러한 광 안정제는 자외선 파장을 효율적으로 흡수할 수는 있으나, 장기 안정성이 낮아 LED 조명기구와 같이 장시간 자외선이 조사되는 환경에서는 열화를 피할 수 없다.
따라서 무기재료를 이용하는 것이 바람직한데, 이러한 예로는, 대한민국 공개특허공보 10-2011-0102316호에서 불소 수지 필름의 내열화 특성을 향상시키기 위하여 실리카 피복 산화티탄 입자를 사용하는 기술을 들 수 있다. 이러한 복합 입자는 불소 수지에 대한 분산성 향상의 목적으로 사용되고 있는데 가시광의 굴절률이 높은 이산화티탄의 성질을 이용하여 불소 수지의 분해를 방지하고 있다.
본 발명에서는 이산화티탄 입자의 광굴절 현상을 이용한 고분자 수지의 분해 억제와 더불어 자외선 차단 물질의 밀도를 낮추고 분산성을 향상시켜 광 확산층을 구성하는 조성물에 대한 상용성을 높이기 위하여 이산화티탄이 담지된 티타늄 실리카라이트(titanium silicalite) 입자를 적용하고 있다.
이산화티탄은 자외선 흡수제로서 사용되는 성분으로서 상기 이산화티탄을 광 확산잉크에 적용하여 광 확산층을 형성하는 것만으로 충분한 자외선 차단의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 이 경우 광 확산제와 함께 결착수지에 분산시켜야 하기 때문에 분산성이 낮아 장기적인 내광성을 얻기는 어려운 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2014-0061842호에서는 이산화티탄 광촉매 졸과 실리카 졸을 혼합한 코팅 조성물이 자외선 차단 특성을 나타내는 점에 대해 기재하고 있다. 상기 실리카 졸은 바인더로서의 역할을 하여 이산화티탄 광촉매 졸의 분산성을 향상시킴으로써 자외선 차단, 내후성 향상 등의 효과를 발현하는 것으로 파악된다.
본 발명에서는 이러한 종래기술들로부터 다양한 실험을 거친 결과 다공성 구조를 가지는 저밀도의 티타늄 실리카라이트 입자에 이산화티탄을 담지함으로써 이산화티탄의 분산성을 향상시킴과 동시에 결착수지 내에서의 상용성을 크게 향상시킬 수 있다는 결과를 얻었다.
티타늄 실리카라이트는 시판되는 TS-1을 사용하는 것이 바람직한데 SiO2/TiO2 몰비가 25 이상, 입자 크기 20 내지 50㎛, 비표면적 360 내지 420㎡/g의 물성을 가진 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이산화티탄은 통상의 증발건고(evaporation to dryness)에 의해 담지될 수 있는데 담지량은 티타늄 실리카라이트에 대하여 1 내지 5중량% TiO2가 되도록 담지하는 것이 바람직하다. 또한, 증발건고 후 400 내지 450℃에서 0.5 내지 3시간 동안 하소(燒)하는데 하소 온도가 450℃를 넘으면 이산화티탄의 결정구조가 루타일 형태로 전환될 수 있고 400℃ 미만에서는 무정질 구조가 잔존할 수 있으므로, 아나타제 구조를 유지할 수 있는 온도인 400 내지 450℃에서 하소하는 것이 바람직하다.
상기 광 확산층을 형성하기 위한 잉크 조성물은 전술한 결착수지 100 중량부에 대하여 상기 폴리머 비드 타입의 광 확산제 5 내지 30 중량부 및 자외선 차단 물질로서 상기 이산화티탄을 담지한 티타늄 실리카라이트 1 내지 10 중량부로 이루어질 수 있다.
또한, 결착수지의 종류에 따라 라디칼 제거제인 HALS를 보조제로 추가할 수 있다. 이러한 라디칼 제거제로는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-1-옥실)세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하며, 결착수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부를 사용함으로써 결착수지의 안정성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 광확산제로 입경이 0.1㎛ 내지 30㎛ 범위의 실리카비드를 사용할 경우, 실리콘 수지 100 중량부에 5 내지 30중량부로 혼합하고 추가적으로 자외선 차단물질을 혼합하여 잉크를 제조할 수 있다. 인쇄 후 확산성과 투과성을 비교한 결과 광확산제의 혼합량이 적을수록 확산성이 낮고, 많을수록 투과율이 감소되는 것으로 나타났으나, 결착수지에 대하여 상기 범위 내에서 사용할 때 다양한 제품의 요구성능에 적합하도록 맞출 수 있는 것으로 나타났다. 이 경우 스크린 인쇄가 가능한 인쇄층 두께는 10 내지 50㎛인 것으로 나타났다.
또한, 광확산제로 TECHPOLYMER (Sekisui Plastics사 제품)를 폴리카보네이트수지 100 중량부에 1 내지 10중량부로 혼합하고 추가적으로 자외선 차단물질을 혼합하여 잉크를 제조할 수 있다. 이 경우 스크린 인쇄가 가능한 인쇄층 두께는 20 내지 100㎛인 것으로 나타났다. 상기 인쇄층 두께는 투과율의 손실을 저감시키고 헤이즈를 높여 균일한 빛의 확산 효과를 얻기 위하여 조절할 수 있다. 또한, 기타 시판되는 광확산 잉크라면 어떠한 제품이라도 사용할 수 있다.
또한, 상기 형광층은 형광잉크를 사용하여 패턴을 인쇄함으로써 형성되는데, 용도에 따라 다양한 색상으로 조색된 시판되는 형광잉크를 사용할 수 있다. 형광잉크로는 입경이 0.1 내지 30㎛ 범위인 형광체를 결착수지 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부로 혼합하여 제조할 수 있으며, 인쇄두께 10 내지 50㎛으로 스크린인쇄 할 수 있다.
또한, 추가적으로 패턴을 인쇄하여 인쇄층을 형성할 경우, 통상의 유색 잉크를 사용하여 인쇄함으로써 상기 인쇄층을 형성할 수 있다.
따라서 본 발명에서 광 확산층 및 형광층은 사용하는 잉크나 시각적 효과에 따라 달라질 수 있으나 10 내지 200㎛의 두께로 인쇄되는 것이 바람직하다.
스크린 인쇄의 경우, 제판은 닥무늬 형태 또는 전통글씨 등의 부드러운 표현을 위하여 망점패턴을 사용할 수 있다. 또한, 제판 메쉬는 잉크의 빠짐성과 인쇄두께를 고려하여 150 내지 300 메쉬를 사용하는 것이 바람직하다. 인쇄 적층방법은 필름 또는 판상체의 내측에 확산제가 혼합된 확산잉크로 확산층을 인쇄함에 있어, 닥무늬 패턴 구현을 위하여 1도 인쇄로 닥무늬가 형성되어진 제판으로 닥무늬 확산층을 인쇄하여 건조한 후, 1도 인쇄면 위의 전체면에 대하여 2도로 인쇄하면 광확산층에 닥무늬 패턴이 형성된다. 또한, 확산층의 자외선보호 효과를 위하여 확산층 인쇄면 위에 실리콘수지로 10 내지 100㎛의 인쇄두께로 적층 인쇄하여 자외선 보호층을 추가할 수도 있다.
본 발명에 따른 커버를 적용한 LED 조명기구는 칩을 1개의 보드에 일정한 간격을 두고 배치하는 SMD 실장형태의 광원에 적용할 수 있으나, 바람직하게는 여러 개의 LED 칩을 1개의 보드 위에 묶음형태로 밀집으로 배열한 COB(chip on board)형으로 적용하는 형태로 제조된다. 이는 기존의 SMD LED 방식보다 열 효율성이 개선되며, 소형화, 경량화로 가볍고 취급이 용이해지며, 광 효율이 향상된 조명기구를 제공할 수 있기 때문에 본 발명에서 목적하는 전통 한지 조명의 효과를 최대한 구현할 수 있게 된다.
또한, 내열성 및 투과율이 우수한 필름 또는 판상체에 닥섬유 형태를 포함하는 전통 한지 문양을 인쇄하되 광 확산층을 조명기구의 커버에 적용하기 때문에 LED에서 발광되는 빛을 고르게 확산하며, 투과해 줌으로써 기존의 한지 커버를 사용한 조명기구에 비해 30% 이상 광 투과율을 향상을 제공한다.
또한, 내열성과 투과율이 우수한 필름 또는 판상체에 구매자가 지정하는 특정 기호, 글자, 문양을 형광체로 인쇄하여 미발광시 뿐만 아니라 발광시 원하는 색상의 독특한 문양, 글자, 로고 등의 표현을 통해 주문맞춤형의 조명기구를 제조할 수도 있게 된다. 이 경우 통상의 조명기구 커버에 필름 형태의 본 발명에 따른 커버를 접합함으로써 주문맞춤형 조명기구를 경제적으로 제조할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 LED 조명기구 커버는 광 확산층에 의해 전통 한지 조명기기구에 비해 광투과율을 30% 이상 향상할 수 있으므로, 조도가 낮은 전통공예등의 한계를 극복하고 전통한지문양을 가지면서도 120lm/W 이상의 에너지 효율을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 LED 조명기구 커버의 효과에 대하여 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다.
시판되는 투명 폴리카보네이트 필름(ASTROLL, H시리즈, 코오롱인더스트리)을 65×65㎝ 크기로 재단하여 기재로 사용하였다.
광 확산층용 잉크를 스크린 프린팅 법으로 상기 투명 PC 필름의 일면에 10 내지 50㎛의 두께로 도포하였다. 상기 광 확산층이 도포된 투명 PC 필름의 타면에 형광잉크를 사용하여 평균 10 내지 50㎛의 두께로 도 1에서와 같이 닥무늬 패턴을 인쇄하였다. 이때, 상기 광 확산층용 잉크 조성물은 표 1에서와 같이 조성되었다.
표 1에서 TiO2/TS-1은 ACS Material에서 구입한 TS-1(SiO2/TiO2 몰비 25 이상, 입자 크기 20 내지 50㎛, 비표면적 360 내지 420㎡/g)에 대하여 TiO2가 1.2 중량%가 되도록 증발 건고법으로 담지하고 400℃에서 30분 간 소성하여 제조하였다. 실리카 비드는 평균 입경 2㎛인 비드를 사용하였다(실시예 2).
실시예 2의 잉크에서 TiO2/SiO2는 이산화티탄 졸과 이산화규소 졸을 1:10의 중량비로 에탄올 용매에 분산시킨 후 숙성 및 용매 증발 후 400℃에서 1시간 소성하여 제조하였다. 또한, 상기 잉크는 투과도를 고려하여 폴리스티렌 비드(평균 입경 2㎛)를 광 확산제로 사용하였다.
실시예 3의 잉크에서 이산화티탄은 평균 입경이 300㎚인 나노입자를 사용하였으며, 실시예 4의 잉크에서 TiO2/PS 비드는 폴리스티렌 비드에 TiO2가 3 중량% 담지되도록 증발 건고법으로 담지한 후 400℃에서 30분 간 소성하고 플레너터리 밀로 2시간 동안 분쇄하여 제조하였다.
결착수지(중량부) 광 확산제(중량부) 자외선 차단제(중량부)
실시예1 PC(100) 실리카비드(8) TiO2/TS-1(2)
실시예2 PC(100) PS비드(5) TiO2/SiO2(2)
실시예3 PC(100) 실리카비드(8) TiO2(2)
실시예4 PC(100) PS비드(8) TiO2/PS비드(2)
실시예5 PC(100) 실리카비드(5) Tinuvin-312(2)
실시예6 PC(100) 실리카비드(5) B-CAP(2)
실시예7 PC(100) 실리카비드(8) -
표 1에 따라 다양한 종류의 잉크를 사용하여 광 확산층을 형성한 필름을 LED 조명등 하우징에 부착하고 LED 조명등의 운전시간에 따른 내광성과 밝기의 변화를 평가하였다. LED 모듈은 가로 20칩 × 세로 8칩의 모듈 2장을 이어 총 320칩의 모듈을 사용하였으며, Vf는 2.70 내지 3.00V(If = 65mA), 색상은 흰색(주광색 5,700k), 연색성 80 RA, 방사각 탑뷰 120°였다.
상기 필름을 부착하고 LED 조명등을 운전한 후 5,000시간, 10,000시간, 15,000시간에서 내광성과 밝기를 측정하였는데, LED 모듈의 수명에 따른 밝기의 변화요인을 제거하기 위하여 측정 전 LED 모듈을 새 모듈로 교환한 후 밝기를 측정하였다. 또한, 내광성은 각각의 운전 후 필름의 중앙부에서 시료를 채취하여 ATLAS-UVCON으로 초기 YI(yellow index)에 대한 시간별 YI의 변화량을 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같다.
5,000시간 10,000시간 15,000시간
밝기(lm/W) ΔYI 밝기(lm/W) ΔYI 밝기(lm/W) ΔYI
실시예1 172 0.86 170 0.91 166 1.12
실시예2 165 1.22 142 6.35 106 8.90
실시예3 162 1.63 132 7.22 107 9.72
실시예4 168 1.72 128 7.04 84 9.54
실시예5 171 1.34 115 8.10 92 10.15
실시예6 172 1.03 105 8.36 95 10.28
실시예7 107 2.32 92 9.43 72 15.30
표 2의 결과를 살펴보면 실시예 1에 따른 광 확산층이 형성되는 경우 5,000시간 운전 후와 10,000시간, 15,000시간 운전 후에 있어서 밝기 및 내광성이 유지되고 있는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명에 따른 광 확산층의 구성에 의해 장기간 사용에 따른 조도, 색 변형 등의 문제가 없는 조명기구 커버를 제공할 수 있음을 시사하는 결과이다.
한편, TS-1 대신 실리카 입자를 사용한 실시예 2이나 이산화티탄 입자를 사용한 실시예 3이나 PS 비드에 이산화티탄을 담지한 실시예 4의 경우, 자외선 차단제를 사용하지 않은 실시예 7에 비해서는 밝기 및 내광성이 어느 정도 유지되고 있으나, 실시예 1에 비해서는 밝기가 크게 감소하며 내광성 또한 나빠지는 결과를 얻었다. 또한, 통상의 자외선 차단제를 사용한 실시예 5 및 6의 경우 무기물을 자외선 차단제로 사용했을 때에 비해 시간에 따른 열화 정도가 더 큰 것으로 나타났다.
이러한 결과로부터 본 발명의 자외선 차단제를 함유하는 광 확산층은 LED 조명기구의 커버의 수명을 대폭 향상시키며, 특히, 한지의 시각적 효과를 살릴 수 있는 조명기구에 적용하기에 적합한 것으로 나타났다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
100 : 기재
110 : 광 확산층 120 : 형광층
200 : 하우징 300 : LED 모듈

Claims (5)

  1. 기재;
    상기 기재의 내측면에 인쇄되는 광 확산층; 및
    상기 기재의 외측면에 패턴으로 인쇄되는 형광층;
    을 포함하며,
    상기 광 확산층은 결착수지 100 중량부에 대하여 광 확산제로서 폴리머 비드 5 내지 30 중량부 및 자외선 차단 물질로서 이산화티탄을 담지한 티타늄 실리카라이트 1 내지 10 중량부를 포함하는 잉크 조성물을 도포하여 형성되며,
    상기 이산화티탄은 상기 티타늄 실리카라이트에 대하여 1 내지 5 중량% TiO2가 되도록 담지하며,
    상기 기재는 필름 또는 판상체인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구 커버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 확산층은 광 확산제 및 자외선 차단 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구 커버.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 확산층 및 형광층은 10 내지 200㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구 커버.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 형광층을 구성하는 패턴은 닥무늬인 것을 특징으로 하는 LED 조명기구 커버.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 형광층이 인쇄된 기재 상에 추가적으로 패턴을 인쇄하여 인쇄층을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기구 커버.
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